In che modo il mio computer è in grado di riavviarsi?

È un'attività del posto così comune che la maggior parte di noi probabilmente non ha mai smesso nemmeno di pensarci: il riavvio automatico. Che sia l'utente o l'applicazione, cosa succede esattamente quando il tuo computer si muove da solo?

La sessione di domande e risposte di oggi ci viene fornita per gentile concessione di SuperUser, una suddivisione di Stack Exchange, un raggruppamento di domande e risposte di community-drive.

La domanda

Lettore SuperUser Seth Carnegie si interroga sulla gestione energetica del computer:

Come può un computer riavviarsi da solo? Dopo che è spento, come si dice di tornare di nuovo? Che tipo di software è in grado di farlo?

Come mai? Che combinazione di magia software / hardware lo fa accadere?

La risposta

Il collaboratore di SuperUser Jcrawfordor offre sia una risposta sintetica e dettagliata alla domanda che più che adeguatamente risponde alla domanda:

Il troppo lungo, non ha letto la risposta: Gli stati di alimentazione nel computer sono controllati da un'implementazione di ACPI (configurazione avanzata e interfaccia di alimentazione). Al termine di un processo di spegnimento, il sistema operativo imposta un comando ACPI che indica che il computer deve essere riavviato. In risposta, la scheda madre reimposta tutti i componenti utilizzando i rispettivi comandi o righe di ripristino, quindi segue il processo di avvio. La scheda madre non si spegne mai, resetta solo i vari componenti e si comporta come se fosse stato premuto il pulsante di accensione.

Lungo e sconclusionato ma (a mio avviso) risposta più interessante:

Soft Power e come funziona

Nei tempi antichi (beh, ok, ad uno studente universitario come me degli anni '90 era molto tempo fa), avevamo le schede madri AT (Advanced Technology) con Al potere gestione. Il sistema di alimentazione AT era molto, molto semplice. Il pulsante di accensione sul tuo computer era un interruttore hardware (probabilmente nella parte posteriore del case) e il tuo ingresso 120vac lo attraversava. Accende e spegne fisicamente l'alimentazione elettrica, e quando questo interruttore è in posizione Off, tutto nel computer è completamente morto (questo ha reso la batteria CMOS molto importante, perché senza di essa non c'era l'alimentazione per mantenere l'hardware ticchettio dell'orologio). Poiché l'interruttore di alimentazione era un meccanismo fisico, non c'era un modo software per accendere e spegnere l'alimentazione. Windows mostrerebbe il famoso messaggio "È ora sicuro spegnere il computer" perché, sebbene tutto fosse parcheggiato e pronto per essere spento, non era possibile che il sistema operativo girasse effettivamente l'interruttore di alimentazione. Qualche volta veniva chiamata questa configurazione potere forte, perché è tutto hardware.

Oggigiorno le cose sono diverse, a causa delle meraviglie delle schede madri ATX e Potenza ATX (Questo è Advanced Technology eXtended se stai tenendo traccia). Insieme a una serie di altri progressi (mini-DIN PS / 2, chiunque?), ATX ha portato potere morbido. Una potenza morbida significa che la potenza del computer può essere controllata dal software. Ciò ha comportato alcune modifiche all'importazione:

Alimentazione in standby: è possibile che sia stato visualizzato un connettore "5v SB" o "5 v standby" etichettato in piedinature dell'alimentatore. Il alimentazione di standby è una linea 5v sulla scheda madre sempre attiva, anche quando il computer è spento. Questo è il motivo per cui è importante scollegare o spegnere un interruttore rigido PSU (se presente) durante la manutenzione dei computer moderni, perché anche quando è spento si potrebbe potenzialmente abbreviare il 5v SB e danneggiare la scheda madre. Questo è anche il motivo per cui le batterie CMOS non sono più così importanti: la 5v SB viene utilizzata per sostituire la batteria CMOS ogni volta che l'alimentazione è alimentata dalla rete elettrica, quindi la batteria CMOS viene utilizzata solo quando si scollega completamente il computer. La linea 5v SB consente ai componenti del tuo computer (soprattutto il BIOS e gli adattatori di rete) di continuare a far funzionare un semplice software anche quando il computer è spento.
Controllo intelligente dell'alimentazione. Se si osserva un pinout per il connettore della scheda madre del proprio alimentatore (P1), noterete due pin tipicamente etichettati PS_ON e PS_RDY. Questi indicano "alimentazione inserita" e "alimentazione pronta". Se ti piace sperimentare, prendi un alimentatore non presente in un computer, collegalo e scollega con cautela una linea di terra (uno dei fili neri) verso la linea PS_ON (il filo verde). L'alimentazione si accenderà visibilmente, con la ventola che gira. I componenti della scheda madre che escono da + 5v SB accendono e accendono l'alimentazione elettrica collegando l'alimentazione al pin PS_ON. Poiché ci sono alcuni condensatori e altri componenti nell'alimentatore che richiedono un momento di ricarica, le tensioni dalle uscite principali dell'alimentatore potrebbero non essere stabili immediatamente dopo l'accensione della PSU. Questo è il pin PS_RDY, si accende quando la logica interna dell'alimentatore determina che l'alimentazione è "pronta" e fornisce una potenza stabile. La scheda madre attende fino a quando PS_RDY è attivo per continuare l'avvio.

Quindi, l'interruttore di alimentazione non "accende" il computer. Invece, è collegato ai controller di base della scheda madre, che rilevano che il pulsante è stato premuto ed eseguono una serie di passaggi per preparare il sistema, compreso l'accensione di PS_ON in modo che l'alimentazione sia disponibile. Il pulsante di accensione non è l'unico modo per attivare il processo di avvio, anche i dispositivi sul bus di espansione possono farlo. Questo è importante perché le schede di rete ethernet rimangono attive quando il computer è spento e cercano un pacchetto molto specifico spesso definito "pacchetto magico". Se rilevano questo pacchetto indirizzato al loro indirizzo MAC, attiveranno il processo di avvio . Ecco come funziona "Wake-on-LAN" (WoL). L'orologio può anche avviare un avvio (la maggior parte del BIOS consente di impostare l'orario di avvio del computer ogni giorno) e i dispositivi USB e FireWire possono avviare un avvio, anche se non sono a conoscenza di alcuna implementazione di questo.

Comprensione del controllo di potenza

Bene, spiego la cosa di Soft Power sia perché penso che sia interessante (sempre un motivo chiave per cui spiego le cose) e perché ti permette di capire come la potenza e lo stato di esecuzione / disattivazione del tuo computer siano tutti controllati dal software. Nella maggior parte dei computer attuali, questo sistema software è un'implementazione di Configurazione avanzata e interfaccia di alimentazione, o ACPI. ACPI è un sistema unificato e standardizzato che consente al software di controllare il sistema di alimentazione del computer. Potresti aver sentito parlare di Stati di alimentazione ACPI. Il meccanismo di base del controllo di potenza è questi "stati di alimentazione", il sistema operativo passa attraverso le modalità di alimentazione preparando per lo switch (i processi di spegnimento / ibernazione che si verificano prima che l'alimentazione si inverta effettivamente) e quindi comandando la scheda madre per cambiare gli stati di alimentazione . Gli stati di alimentazione assomigliano a questo:

G0: lavoro (stato "attivo" del computer)
G1: Sleeping (stati di standby del tuo computer, suddivisi in sottostati S)
- S1: la CPU e la RAM rimangono attive, ma la CPU non sta eseguendo le istruzioni. I dispositivi periferici sono spenti.
- S2: CPU spenta, RAM mantenuta
- S3: tutti i componenti sono spenti tranne RAM e dispositivi che attiveranno un resume (tastiera). Quando comunichi al tuo sistema operativo di "Sospensione", interromperà i processi e quindi entrerà in questa modalità.
- S4: ibernazione. Assolutamente tutto è spento. Quando comunichi il tuo sistema operativo a Hibernate, interrompe i processi, salva il contenuto della RAM sul disco e quindi entra in questa modalità.
G2: Soft Off. questo è lo stato "off" del tuo computer. L'alimentazione è disattivata per tutto tranne i dispositivi che possono attivare un avvio.
G3: meccanico spento.

Come si resetta in realtà

Noterai che il riavvio non è uno di questi stati. Quindi cosa succede realmente quando il tuo computer si riavvia? La risposta potrebbe essere sorprendente, perché dal punto di vista della gestione dell'energia è quasi niente. C'è un comando di ripristino ACPI. Quando si dice al sistema operativo di riavviarsi, segue il suo normale processo di spegnimento (arresta tutti i processi, esegue un po 'di manutenzione, smonta i file system, ecc.) E poi come passaggio finale, invece di inviare la macchina allo stato di alimentazione G2 (come se lo avessi semplicemente detto di spegnere) imposta il comando Reset. Questo è generalmente chiamato "Reset register", perché come la maggior parte dell'interfaccia ACPI è solo un indirizzo a cui deve essere scritto un valore specifico per richiedere un reset. Citerò le specifiche 2.0 su ciò che fa:

Il meccanismo di ripristino ACPI opzionale specifica un meccanismo standard che fornisce un ripristino completo del sistema. Una volta implementato, questo meccanismo deve reimpostare l'intero sistema. Ciò include processori, logica di base, tutti i bus e tutte le periferiche. Da un punto di vista OSPM, affermare il meccanismo di ripristino è l'equivalente logico di alimentare il ciclo della macchina. Dopo aver ottenuto il controllo dopo un reset, OSPM eseguirà le azioni in modo analogo a un avvio a freddo.

Quindi, quando viene impostato il registro di reset, alcune cose accadono in sequenza.

Tutta la logica è resettata. Ciò significa inviare i rispettivi comandi di reset a vari bit di hardware, tra cui CPU, controller di memoria, controller periferici, ecc. Nella maggior parte dei casi questo significa semplicemente accendere un filo RST fisico, come AndrejaKo ha mostrato sopra.
Il computer viene quindi riavviato. Questa è la parte "esegue azioni in modo simile a un avvio a freddo". La scheda madre esegue gli stessi passaggi come se l'alimentatore fosse appena pronto dopo la pressione del pulsante di accensione.

L'effetto finale di questi due passaggi (che in realtà si risolvono in molti più passaggi) è che sembra tutto proprio come il computer appena avviato, ma il potere era in realtà tutto il tempo. Ciò significa meno tempo richiesto per lo spegnimento e l'avvio (dal momento che non è necessario attendere che l'alimentatore sia pronto) e, soprattutto, consente l'avvio dell'avvio dal sistema operativo in fase di arresto. Ciò significa che non è necessario utilizzare un altro trigger di avvio (WoL, ecc.) E consente di utilizzare il riavvio come metodo efficace per reimpostare il sistema in remoto, quando non si ha il modo di avviare il trigger.

Questa è stata una lunga risposta. Ma hey, spero che tu sappia di più sulla gestione dell'energia del computer ora. Ho sicuramente imparato alcune cose alla ricerca di questo.